有限元计算软件（Abaqus与Ansys哪个好？有限元软件分析）

　　有限元计算软件（Abaqus与Ansys哪个好？有限元软件分析）
　　什么是有限元分析？
　　有限元分析(FEA，Finite Element Analysis)利用数学近似的方法对真实物理系统(几何和载荷工况)进行模拟。还利用简单而又相互作用的元素，即单元，就可以用有限数量的未知量去逼近无限未知量的真实系统。
　　有限元分析是用较简单的问题代替复杂问题后再求解。它将求解域看成是由许多称为有限元的小的互连子域组成，对每一单元假定一个合适的(较简单的)近似解，然后推导求解这个域总的满足条件(如结构的平衡条件)，从而得到问题的解。
　　这个解不是准确解，而是近似解，因为实际问题被较简单的问题所代替。由于大多数实际问题难以得到准确解，而有限元不仅计算精度高，而且能适应各种复杂形状，因而成为行之有效的工程分析手段。
　　有限元的概念早在几个世纪前就已产生并得到了应用，例如用多边形(有限个直线单元)逼近圆来求得圆的周长，但作为一种方法而被提出，则是最近的事。
　　医学有限元分析的临床意义？
　　用腰椎举例，腰椎有限元分析对理解人类腰椎各部分解剖结构及受力情况是必不可少的,也是临床腰椎疾病防治的依据。在对各类腰椎有限元模型合并和总结的基础上,通过对正常生理及异常病理条件下的腰椎有限元模型的分析和对比,从在弯曲、伸展、旋转及侧弯4种活动中的载荷能力以及不同弹性模量下的压缩刚度等角度对模型的表现进行了概述,从而判断生活中的各种活动对腰椎的损伤,并从临床角度对腰椎疾病的诊断、治疗进行评估。指出了利用有限元分析方法,针对不同的腰椎疾病修改加载数据,获得不同腰椎疾病的有限元模型,进而研究分析腰椎疾病的形成原因及预防与治疗手段,对于临床治疗腰椎疾病有重要意义。
　　如果想要做生物力学有限元分析...
　　那...到底怎么选择有限元分析的软件呢？
　　我们来对比一下市面上较流行的软件。
　　Abaqus是一套功能强大的工程模拟的有限元软件，其解决问题的范围从相对简单的线性分析到许多复杂的非线性问题。Abaqus包括一个丰富的、可模拟任意几何形状的单元库。并拥有各种类型的材料模型库，可以模拟典型工程材料的性能，其中包括金属、橡胶、高分子材料、复合材料、钢筋混凝土、可压缩超弹性泡沫材料以及土壤和岩石等地质材料。作为通用的模拟工具， Abaqus 除了能解决大量结构（应力 / 位移）问题，还可以模拟其他工程领域的许多问题，例如热传导、质量扩散、热电耦合分析、声学分析、岩土力学分析（流体渗透 / 应力耦合分析）及压电介质分析。
　　Ansys软件是美国Ansys公司研制的大型通用有限元分析（FEA）软件，是世界范围内增长最快的计算机辅助工程（CAE）软件，能与多数计算机辅助设计（CAD，computer Aided design）软件接口，实现数据的共享和交换，如Creo, NASTRAN, Alogor, I－DEAS, AutoCAD等。是融结构、流体、电场、磁场、声场分析于一体的大型通用有限元分析软件。在核工业、铁道、石油化工、航空航天、机械制造、能源、汽车交通、国防军工、电子、土木工程、造船、生物医学、轻工、地矿、水利、日用家电等领域有着广泛的应用。
　　我们从以下几个方面进行对比：
　　1． 在世界范围内的知名度：
　　由于Ansys产品进入中国市场早于Abaqus，并且在多年前Ansys的界面是当时最好的界面之一，所以在中国，Ansys软件在用户数量和市场推广度方面要高于Abaqus。但随着Abaqus北京办事处的成立，Abaqus软件的用户数目和市场占有率正在大幅度和稳步提高。
　　2． 应用领域：
　　Ansys软件注重应用领域的拓展，目前已覆盖流体、电磁场和多物理场耦合等十分广泛的研究领域。Abaqus则集中于结构力学和相关领域研究，致力于解决该领域的深层次实际问题。
　　3． 性价比：
　　Ansys软件由于价格政策灵活，具有多种销售方案，在解决常规的线性及耦合问题时，具有较好的性价比。但在实际工程中，非线性是比线性远为普遍的自然现象，线性通常只是非线性的理想化假设。随着研究水平的提高和研究问题的深入，非线性问题必然成为工程师和研究人员面临的课题，并成为制约深入研究和精确设计的瓶颈。购买Abaqus软件可以很好地解决这些问题，缩短研制周期、减少试验投入，避免重新设计。工欲善其事，必先利其器，使用不恰当或低档的分析工具进行工作的成本要远超过使用合适工具的成本。因此，从综合效益和长远效益而言，Abaqus软件的经济性也是非常突出的。
　　4． 求解器功能：
　　对于常规的线性问题，两种软件都可以较好的解决，在模型规模限制、计算流程、计算时间等方面都较为接近。
　　另外，由于Abaqus/Standard(通用程序)和Abaqus/Explicit(显式积分)同为Abaqus公司的产品，它们之间的数据传递非常方便，可以很容易地考虑预紧力等静力和动力相结合的计算情况。
　　Abaqus软件的求解器是智能化的求解器，可以解决其它软件不收敛的非线性问题，其它软件也收敛的非线性问题，Abaqus软件的计算收敛速度较快，并更加容易操作和使用。
　　5． 人机交互界面：
　　Abaqus/CAE是Abaqus公司新近开发的软件运行平台，他汲取了同类软件和CAD软件的优点，同时与Abaqus求解器软件紧密结合。
　　与其他有限元软件的界面程序比，Abaqus/CAE具有以下的特点：
　　1)采用CAD方式建模和可视化视窗系统，具有良好的人机交互特性。
　　2)强大的模型管理和载荷管理手段，为多任务、多工况实际工程问题的建模和仿真提供了方便。
　　3)鉴于接触问题在实际工程中的普遍性，单独设置了连接(interaction)模块，可以精确地模拟实际工程中存在的多种接触问题。
　　4)采用了参数化建模方法，为实际工程结构的参数设计与优化，结构修改提供了有力工具。
　　6． 综合性能对比
　　综合起来，Abaqus软件具有以下优势：
　　1)更多的单元种类，单元种类达433种，提供了更多的选择余地，并更能深入反映细微的结构现象和现象间的差别。除常规结构外，可以方便地模拟管道、接头以及纤维加强结构等实际结构的力学行为；
　　2)更多的材料模型，包括材料的本构关系和失效准则等，仅橡胶材料模型就达16种。除常规的金属材料外，还可以有效地模拟复合材料、土壤、塑性材料和高温蠕变材料等特殊材料；
　　3)更多的接触和连接类型，可以是硬接触或软接触，也可以是Hertz接触（小滑动接触）或有限滑动接触，还可以双面接触或自接触。接触面还可以考虑摩擦和阻尼的情况。上述选择提供了方便地模拟密封，挤压，铰连接等工程实际结构的手段；
　　4)Abaqus的疲劳和断裂分析功能，概括了多种断裂失效准则，对分析断裂力学和裂纹扩展问题非常有效。
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　　广州有道介绍：
　　针对骨学、关节外科、普外科、囗腔科等提供医学力学有限元分析仿真、培训、临床手术模拟分析等；
　　代做有限元：脊椎、腰椎、颈椎、上下肢、假肢、前臂、血管支架、牙齿、骨关节等；
　　培训：ANSYS、Abaqus有限元分析，mimics骨头模型提取，Geomagic Studio模型处理；
　　案例分享：
　　【案例一】上颌双钥匙曲内收上前牙的三维有限元分析
　　对正常颌志愿者上颌牙列及牙槽骨三维螺旋CT扫描，建立上颌骨、上牙列、托槽及双钥匙曲的三维横型，利用三维有限元分析模拟双钥匙曲在临床使用情况加力，对上颌切牙、侧切牙的位移趋势以及牙周组织初始应力分布规律进行研究，以期为应用双钥匙曲控制上颌前牙在三维空间的位置提供理论依据。案例图示：
　　【案例二】髋臼及坏死、塌陷股骨头三维有限元模型及力学分析
　　以三维CT扫描数据为源数据，构建包含髋臼及坏死、塌陷股骨头三维有限元模型，赋予正常坏死组织非线性粘弹性属性，分析其在不同的塌陷程度、坏死范围、坏死部分以及半脱位、无半脱位情况下正常行走、慢行、快行、上楼梯、下楼梯、双腿站立、单腿站立、坐、蹲9种边界条件下股骨头以及坏死区的应力分布情况，评估不同状态下坏死骨头再次发生塌陷的风险，以期对临床治疗股骨头坏死起到指导作用。案例图示：